CN1956606B - 产生空间立体声的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种将两通道立体声信号处理为空间立体声的方法，包括通过将每一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差、和在两耳之间形成并随着频带变化或保持恒定的声压差施加到第一和第二输入通道信号，而产生第一和第二通道的立体声信号；通过将第一和第二输入通道信号叠加来产生第一和第二通道的中心通道；通过从第一和第二输入通道信号中的一个通道信号减去另一个通道信号来产生第一通道的环绕信号，通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；从产生的环绕信号中产生多个反射声音，将时间差和声压差施加到每个反射声音，从该反射声音中处理第一和第二通道的反射信号；以及将产生的第一通道的信号叠加，并将产生的第二通道的信号叠加。

Description

产生空间立体声的方法和装置

相关申请的交叉引用 

本申请要求2005年10月25日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2005-0100938号在35U.S.C.§119(a)下的优先权，通过引用将其公开内容全部合并于此。 

技术领域

本一般发明构思涉及立体声再现系统，并具体地说，涉及这样一种用于产生空间立体声的方法和装置，其中将通过诸如CD和MP3的介质再现的两通道立体声信号处理为空间立体声。 

背景技术

近年来，已经实现了通过两通道头戴式耳机、耳机或扬声器系统产生三维立体声的技术。 

同样，为了通过两通道耳机、头戴式耳机或扬声器系统实现该立体声，开发了基于过程编码音频信息的立体声增强系统。 

美国专利第6597791号公开了传统立体声增强系统。 

参考图1，传统的立体声增强系统10接收左通道(L)信号12和右通道(R)信号14，并通过利用减法器32和加法器16给出的左通道18(24)和右通道20(26)的差信号34与和信号32，而产生两个通道60和62的立体声效果。也就是说，立体声增强系统10将左通道信号18(24)和右通道信号20(26)、这两个通道的差信号34与和信号32组合在一起，以加重立体声效果。此时，通过多个滤波器44、48和均衡器40的衰减器46产生差信号32作为修正的差信号。采用加法器58、56产生两个通道60和62。均衡器40通过终端42接收输入，并产生要传送到加法器58和56的3个信号50、52、54。 

但是，由于如图1所示的传统立体声增强系统10没有考虑收听者的头在识别声源方向时所起的重要作用，因此没有对虚拟声源进行定位。而且，由于 没有产生反射声音，所以传统立体声增强系统无法提供空间感觉。 

发明内容

本一般发明构思提供了用于产生空间立体声的方法和装置，其中向通过MP3播放器或CD播放器再现的两通道立体声信号提供两通道立体声效果，从而使收听者可以有立体声的感觉和空间感觉。 

本一般发明构思的其他方面和优点将部分地在下面的描述中给出，部分地由该描述而显而易见，或者可以通过实践本一般发明构思而得知。 

本一般发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供一种产生空间立体声的方法来达到，该方法包括由第一输入通道信号和第二输入通道信号产生立体声信号，该方法将每个通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到第一和第二输入通道信号中的每一个，通过将第一和第二输入通道信号叠加来产生第一和第二通道的中心通道，通过用第一输入通道信号减去延迟的第二输入通道信号来产生第一通道的环绕信号，通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号，由产生的第一通道的环绕信号产生多个反射声音，将时间差和声压差施加到每个反射声音，来由该反射声音产生第一和第二通道的反射信号，将产生的第一通道的信号叠加，并将产生的第二通道的信号叠加。 

本一般发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供一种用于产生空间立体声的装置来达到，该装置包括立体声信号产生单元，用于通过将每个通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到第一和第二输入通道信号中的每一个，来由第一输入通道信号和第二输入通道信号产生立体声信号；中心通道信号产生单元，用于通过将第一和第二输入通道信号叠加来产生第一和第二通道的中心通道；环绕信号产生单元，用于通过用第一输入通道信号减去延迟的第二输入信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；反射声音处理单元，用于由环绕信号产生单元中产生的环绕信号来产生多个反射声音，并通过将时间差和声压差施加到每个反射声音来从反射声音中产生第一和第二通道的反射信号；和混合单元，用于将立体声信号产生单元、环绕信号产生单元和反射声音处理单元中产生的第一通道的信号叠加，并将立体声信号产生单元、环绕信号产生单元和反射声音处理单元中产生的第二通道的信号叠加。 

本一般发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供包含用于执行一种方法的计算机可读代码的计算机可读记录介质来达到，该方法包括：通过将每个通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一和第二输入通道信号中的每一个，来由第一输入通道信号和第二输入通道信号产生第一和第二通道的立体声信号；通过用第一输入通道信号减去延迟的第二输入通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道信号的第一环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；通过将时间差和声压差施加到每个反射声音而从产生的环绕信号产生多个反射声音，由反射声音产生第一和第二通道的一个或多个反射信号，将产生的第一通道的立体声信号、环绕信号和反射信号叠加以输出第一通道信号，并将产生的第二通道的立体声信号、环绕信号和反射信号叠加以输出第二通道信号。 

本一般发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供一种用于产生空间立体声的装置来实现，该装置包括立体声信号产生单元，用于从第一输入通道信号和第二输入通道信号中产生第一和第二通道的立体声信号，并根据第一时间差和第一声压差从第一和第二通道的第一立体声信号中产生处理后的第一和第二通道的立体声信号；环绕信号产生单元，用于根据第二时间差和第二声压差将第一和第二输入通道信号之一处理为第一通道的环绕信号，并控制该第一通道的环绕信号的相位以产生第二通道的第二环绕信号；反射声音处理单元，用于根据第三时间差和第三声压差从处理后的第一和第二输入通道信号之一中产生第一和第二通道的反射信号；和混合单元，用于将第一和第二通道的立体声信号、处理后的立体声信号、环绕信号和反射信号叠加以产生第一通道信号和第二通道信号。 

本一般发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供一种用于产生空间立体声的方法实现，该方法包括从第一输入通道信号和第二输入通道信号中产生第一和第二通道的立体声信号；根据第一时间差和第一声压差从第一和第二通道的第一立体声信号中产生处理后的第一和第二通道的立体声信号，根据第二时间差和第二声压差将第一和第二输入通道信号之一处理为第一通道的环绕信号，控制该第一通道的环绕信号的相位以产生第二通道的第二环绕信号，根据第三时间差和第三声压差从处理后的第一和第二输入通道信号之一中产生第一和第二通道的反射信号，并将第一和第二通道的立体声信号、处理后的立体声信号、环绕信号和反射信号叠加以产生第一通道信号和第二通道信号。 

具体来讲，根据本发明的一个方面，提供了一种产生空间立体声的方法，该方法包括：利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号；通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；从产生的第一通道的环绕信号或第二通道的环绕信号中产生多个反射声音，通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，来从所产生的反射声音中产生第一通道的一个或多个反射信号以及产生第二通道的一个或多个反射信号；和将产生的第一通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号叠加以输出第一通道输出信号，并将产生的第二通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号叠加以输出第二通道输出信号，其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种产生空间立体声的方法，该方法包括：利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号；通过叠加第一和第二通道信号而产生第一和第二通道的中心通道信号；通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相，来产生第二通道的环绕信号；从产生的第一通道的环绕信号或第二通道的环绕信号中产生多个反射声音，通过将每个反射声音到达听者 两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从所述多个反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；和将产生的第一通道信号、第一和第二通道的中心通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号叠加以输出第一通道输出信号，并将产生的第二通道信号、第一和第二通道的中心通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号叠加以输出第二通道输出信号，其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。 

根据本发明的再一个方面，提供了一种用于产生空间立体声的装置，该装置包括：立体声信号产生单元，用于通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号，其中，第一通道信号和第二通道信号是这样获得的：利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；中心通道信号产生单元，用于通过将第一通道信号和第二通道信号叠加，来产生第一和第二通道的中心通道信号；环绕信号产生单元，用于通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；反射声音处理单元，用于从环绕信号产生单元所产生的环绕信号中产生多个反射声音，并通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从该反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；和混合单元，用于将立体声信号产生单元产生的第一通道信号和第二通道的立体声信号、环绕信号产生单元产生的第一通道的环绕信号和反射声音处理单元产生的第一通道的反射信号叠加，并将立体声信号产生单元产生的第二通道信号和第一通道的立体声信号、环绕信号产生单元产生的第二通道的环绕信号和反射声音处理单元产生的第二通道的反射信号叠加，其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信 号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。 

根据本发明的再一个方面，提供了一种立体声再现系统，包括：声源产生装置，用于产生音频源作为第一输入通道信号和第二输入通道信号；乘法器，用于利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；立体声信号产生单元，用于通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号，第一单元，用于通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；第二单元，用于从产生的环绕信号中产生多个反射声音，并且通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从该反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；加法器，用于叠加所产生的第一通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号以产生第一叠加信号，并且叠加所产生的第二通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号，以产生第二叠加信号；和放大装置，用于将加法器中产生的第一叠加信号和第二叠加信号放大，并分别输出第一最终通道信号和第二最终通道信号，其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。 

附图说明

下面参照结合附图给出的优选实施例的描述，本一般发明构思的上述和/或其它方面和优点将会变得明显和更容易理解，附图中： 

图1是示出传统立体声增强系统的方框图； 

图2是示出根据本一般发明构思的实施例的产生空间立体声的装置的方框 图； 

图3是示出图2中装置的反射声音处理单元的详细图； 

图4是示出两耳间时间差的概念图； 

图5是示出按照本一般发明构思的实施例在虚拟房间(room)中产生反射声音的方法的概念图； 

图6是示出按照本一般发明构思的另一实施例的用于产生空间立体声的装置的方框图；和 

图7是示出按照本一般发明构思的实施例的图6中装置的反射声音处理单元的详细图。 

具体实施方式

下面详细参考在附图中图示了其示例的本一般发明构思的实施例，其中相似的附图标记始终表示相似的元件。下面为了解释本一般发明构思，通过参照附图而描述这些实施例。 

图2是示出根据本一般发明构思的实施例的产生空间立体声的装置的方框图。 

参考图2，空间立体声装置包括左立体声信号产生单元210和右立体声信号产生单元220、中心通道信号产生单元230、环绕信号产生单元240、反射声音处理单元250和混合单元260。 

左和右立体声信号产生单元210、220通过将左通道信号和右通道信号中的每一个到达收听者两耳所花费的时间的时间差和声压差施加到输入通道信号11和12，而产生第一通道的立体声信号15a和第二通道的立体声信号16a。 

中心通道信号单元230通过将输入通道信号11和12叠加来产生中心通道信号。 

环绕信号产生单元240通过从一个通道信号减去延迟的另一个通道信号来 

产生左通道和右通道中的任一通道的环绕信号，并通过使得产生的环绕信号异相而产生另一个通道的环绕信号。 

反射声音处理单元250从环绕信号产生单元240产生的通道环绕信号中产生多个反射声音(发射声音信号)，并且通过将每个反射声音到达收听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而产生左通道的反射声音32和右通道的反射声音33。 

混合单元260将左和右立体声信号产生单元210、220、中心通道信号产生单元230、环绕信号产生单元240和反射声音处理单元250产生的信号的左通道叠加，将所产生信号的右通道叠加，将所产生信号的左通道叠加，然后输出左和右通道空间立体声信号。 

首先，从诸如MP3播放器和CD播放器的声源再现装置(未示出)产生的输入通道信号11和12作为左和右立体声输入通道信号而输入。此时，如果输入通道信号11和12作为单通道输入，则降低了给出空间感觉的效果。第一乘法器13和14用增益值(g₁)调整输入到左通道和右通道的输入通道信号11和12的电平，以产生电平经过调整的通道信号15和16。此时，第一乘法器13和14的增益值(g₁)可以是等于或小于1的正值以保证净空(headroom)，并被同等地用于左和右通道信号。 

可以根据发生在两耳的信号的声压差来感知声源与收听者的相对方向。感知声源的方向的代表性方法是耳间时差(ITD)和耳间电平差(ILD)。ITD表示由于从声源到两耳的路径长度差而导致的传递到收听者两耳的信号的时间差，如图4所示。ITD可以用下面的等式1表示： 

ITD＝r(θ+sinθ)/C₀.........(1) 

其中C₀表示声音的速度，在空气中大约是344m/s，θ表示声源和收听者正面中心(front center)之间的角度，而r表示具有耳朵43的收听者430的形体半径。 

ITD可以在等于或小于大约700Hz的低频带中被有效地感知。 

同时，ILD表示传递到收听者两耳的信号的振幅差或电平差。ILD是由于主要在头部和耳内发生的声音扩散而造成的。 

因此，通过利用ITD和ILD，可以对声源进行定位。也就是说，可以通过延迟值来实施ITD，并可以通过调整增益来实施ILD。 

通常，当用户用头戴式耳机或耳机收听立体声信号时，在头内或两耳内会形成声音图像。如果移动该声音图像使得感觉该声音图像就象声音来自两个扬 声器一样，则收听者可以感觉到立体声感觉。因此，在本实施例中，利用ITD和ILD的左通道信号和右通道信号的声音图像可以移动。从第一乘法器13输出的左通道信号(电平调整后的输入通道信号)15到达左声音图像的左耳。该左通道信号15通过具有增益值(g₂)的第二乘法器17和具有预定延迟系数的延迟滤波器19而到达左声音图像的右耳。同样，从第一乘法器14输出的右通道信号(电平调整后的输入通道信号)16到达右声音图像的右耳。该右通道信号16通过具有增益值(g₂)的第二乘法器18和具有预定延迟系数的延迟滤波器20到达右声音图像的左耳。在此，延迟滤波器19和20执行ITD操作，第二乘法器17和18执行ILD操作。在此，ILD不考虑频率分量的差，如与头相关的传输函数(HRTF)，而是采用增益值(g₂)。 

为了保持左和右通道信号的质量为最大，将左和右通道声音图像的近处的耳朵的信号15、16没有改变地输出，而将远处的耳朵的信号(15a和16a)延迟ITD量并减小ILD电平，然后输出。通过这样做，以少量的计算提供了立体声感觉。但是，为了提供更为精确的立体声感觉，第二乘法器17和18可以被诸如HRTF或低通滤波器的ILD滤波器代替，其中向该ILD滤波器施加考虑到频率分量差的ILD。 

到达左耳的信号15和从延迟滤波器20输出的信号在左第一加法器21中叠加。同样，到达右耳的信号16和从延迟滤波器19输出的信号在右第一加法器22中叠加。 

而且，通过产生中心通道信号和环绕通道信号，本实施例提供了给出被声音环绕的感觉的效果。 

也就是说，左和右通道信号15、16在第二加法器23中叠加，并被产生为中心通道信号。第三乘法器24将该中心通道信号的电平乘以增益值(g₃)。因此，该中心通道信号通过第三乘法器24而被调整了电平，然后被输出到左第一加法器21和右第一加法器22。同样，第三加法器27将通过具有增益值-1的乘法器25和延迟滤波器26输出的右通道信号16与左通道信号15叠加，并产生环绕通道信号(或单通道环绕声)。在此，延迟滤波器26用于降低左通道信号和右通道信号之间的相关性。因此，环绕信号在第四乘法器28中被调整了电平，然后被输出给左第一加法器21。而且，环绕信号通过具有增益值-1的乘法器29被异相180°，然后被输出给右第一加法器22。也就是说，通过将异相180°的左和右环绕通道信号与左和右输出信号相加，而更强化了立体声感觉。 

同时，为了避免在通过头戴式耳机或耳机再现声音时可能出现的头内定位，并且为了让收听者感觉到声音图像似乎位于头外，应当设计虚拟房间来再现多个反射声音。 

从第四乘法器28输出的单通道环绕信号通过第五乘法器30被调整电平，并被输入给反射声音处理单元31。反射声音处理单元31从该单通道环绕信号中产生多个反射声音，并通过采用ITD和ILD将该反射声音分为左通道反射声音信号32和右通道反射声音信号33。因此，左通道反射声音信号32被输出给左第一加法器21，而右通道反射声音信号33被输出给右第一加法器22。 

结果，第一加法器21和22将分别从第一乘法器13和14、延迟滤波器19和20、第三乘法器24、第四乘法器28和子声音处理单元31输出的左通道信号和右通道信号叠加。 

空间立体声的最终左通道输出信号和最终右通道输出信号是从左第一加法器21输出的信号34和从右第一加法器22输出的信号35。因此，最终左通道信号和最终右通道信号可以通过放大器而被输出到两通道头戴式耳机或耳机，或者如果适当调整了乘法器的增益值，则可以被输出到两通道扬声器。 

图3是示出了根据本发明实施例的图2中装置的反射声音处理单元31的详细图。 

首先，在头戴式耳机再现系统中，如果没有准确再现或没有提供立体声，则很容易发生在收听者头内形成声音图像的头内定位现象。因此，通过将虚拟房间中产生的反射声音与头戴式耳机的再现声音叠加，可以消除头内定位现象，并且可以使声音图像在收听者头外的期望位置形成。 

反射声音可以通过房间的简单结构模型来实施。图5是示出在给定的虚拟房间550中的一个声源520的镜像源之一的图。镜像声源510是通过以虚拟墙表面作为其对称轴的声源520的反射产生的虚拟声源。反射声音从声源520到收听者530两耳所耗费的延迟时间可被替代为反射声音经过从镜像声源510到收听者530两耳的直线距离所耗费的延迟时间。而且，该反射声音的强度可以根据墙面的吸声程度从镜像声源的强度中计算出来。由于声音被虚拟房间的墙面反射，而再次产生虚拟声源以及原始声源，成为无数个新的声源。在这无数个虚拟声源中，有限个声源被设置为合适的电平。这样就计算出每个虚拟声源的延迟时间和强度。然后，相对于到收听者的入射角而计算出每个虚拟声源的ITD和ILD。要计算的每一个参数都根据给定房间的形状、边界条件、以及收 听者和声源的位置而变化。因此，为了产生有效的反射声音，虚拟房间应当设计合适。 

反射声音处理单元31是这样的滤波器单元，用于通过将在收听者的头部产生的立体声感觉和相对于该虚拟房间的空间感觉施加到每个通道的一个输入信号，而以两个通道输出左耳和右耳收听到的立体声信号。根据虚拟扬声器的位置、以及虚拟房间的形状和条件，反射声音处理单元31产生不同的反射声音。如果虚拟扬声器位于具有预定形状和边界条件的虚拟房间中并且收听者位于最佳位置，则可以将由该虚拟房间的虚拟墙面反射的反射声音、以及从虚拟扬声器直接传送到收听者的直达声传送给收听者。每个反射声音和直达声都具有不同的延迟时间、不同的声压大小和到收听者的不同的入射角。 

图3的反射声音处理单元31包括延迟滤波单元310、乘法单元320、反馈梳状滤波单元330、ITD和ILD滤波单元340、以及混合单元350。 

首先，在具有预定形状和边界条件的虚拟房间中，事先将虚拟扬声器安排在预定位置，并设置各滤波器系数(例如时间延迟系数[，]和增益值)。因此，为了提供适宜的空间感觉和立体声感觉，该虚拟房间应当设计合适。 

延迟滤波单元310通过根据多个时间延迟系数(d₁₁，d₂₁，...，d_n1)延迟一个通道输入信号，而产生多个反射声音。用于产生多个反射声音的延迟时间(d₁₁，d₂₁，...，d_n1)使得反射声音顺序地从位于虚拟房间中的虚拟扬声器产生的多个镜像声源(1，2，...n)传送到收听者，并且该延迟时间根据该虚拟房间的大小而被设置为互不相同的值。 

乘法单元320将在延迟滤波单元310中延迟的反射声音分别乘以不同的预定增益值(g₁₁，g₂₁，...，g_n1)。在此，与n个反射声音相关的增益值(g₁₁，g₂₁，...，g_n1)分别与这n个声音的相对声压量成正比，并根据虚拟房间的吸声程度而被设置为不同的值。 

通过施加了多个不同时间延迟系数(d₁₂，d₂₂，...，d_n2)和增益值(g₁₂，g₂₂，...，g_n2)的反馈环，反馈梳状滤波单元330根据在乘法单元320中相乘的每一反射声音而连续产生多个反射声音。也就是说，通过与一个反射声音相关的反馈环，一个反馈梳状滤波器连续产生被延迟并调整了增益的多个反射声音。此时，时间延迟值(d₁₂，d₂₂，...，d_n2)和增益值(g₁₂，g₂₂，...，g_n2)都根据虚拟房间的大小和吸声程度而被设置为不同的值。而且，每个增益值(g₁₂，g₂₂，...，g_n2)的绝对值都小于1。 

ITD和ILD滤波单元340通过采用每个反射声音到达两耳所耗费时间的时间差以及两耳之间的声压差，而将反馈梳状滤波单元330中产生的每个反射声音分成左通道信号和右通道信号。也就是说，反馈梳状滤波单元330中产生的每个反射声音都通过ITD和ILD滤波单元340输入左边和右边，以移动声音图像。然后，左和右信号中只有一个信号被传递通过采用ILD和ILD的延迟滤波器和乘法器。延迟滤波器和乘法器分别具有时间延迟值(d₁₃，d₂₃，...，d_n3)和增益值(g₁₃，g₂₃，...，g_n3)。乘法器可以被ILD滤波器所代替。也就是说，为了提供更为准确的立体声感觉，乘法器可以被诸如HRTF或低通滤波器的ILD滤波器代替，其中向该ILD滤波器施加了考虑频率分量差的ILD。 

如果从反馈梳状滤波器330输出的信号41的声音图像在左手边，则信号41是左通道信号，而通过延迟滤波器和乘法器输出的信号42是右通道信号。而且，如果从反馈梳状滤波器330输出的信号41的声音图像在右手边，则信号41是右通道信号，而通过延迟滤波器和乘法器输出的信号42是左通道信号。 

此时，分别施加到延迟滤波器和乘法器的时间延迟值(d₁₃，d₂₃，...，d_n3)和增益值(g₁₃，g₂₃，...，g_n3)使得到达收听者两耳的相应反射声音具有时间差和电平差，并且根据声音的入射角而设置。如果反射声音分别具有多个不同的入射角，则可以产生具有立体声感觉和空间感觉的声音效果。 

混合单元350将在ITD和ILD滤波单元340中分为左通道(L)和右通道(R)的信号的左通道信号叠加，并叠加右通道信号。也就是说，左加法器(未示出)将从ITD和ILD滤波单元340输出的左通道信号和右通道号中的左通道信号叠加，而右加法器(未示出)将右通道信号叠加。最后，混合单元350输出左通道反射声音信号44和右通道反射声音信号45。 

通过将虚拟扬声器定位在具有预定形状和边界条件的虚拟房间的预定位置，而合适地设置每个滤波器系数。因此，为了提供适宜的立体声感觉和空间感觉，虚拟房间应当设计合适。 

图6是示出按照本一般发明构思的另一实施例的用于产生空间立体声的装置的方框图。 

在图6的立体声产生装置中，只有反射声音处理单元650与图2中装置的反射声音处理单元的设计不同，而其它块或组件可以与图2中的相同。也就是说，从第四乘法器28输出的环绕信号经过具有增益值(g₅)的第五乘法器30而被调整了电平，并被输入到反射声音产生单元612。反射声音产生单元612 从该环绕信号(或电平调整后的环绕信号)中产生单通道反射声音信号618，并将该信号618作为左通道环绕信号和右通道环绕信号输出到左第一加法器21和右第一加法器22。 

图7是示出按照本一般发明构思的实施例的图6中装置的反射声音处理单元612的详细图。 

图7的反射声音处理单元612是从一个通道信号中输出给出空间感觉的单通道立体声信号的滤波单元。 

延迟滤波器53通过根据时间延迟系数延迟作为一个通道信号输入的信号52，来产生反射声音。信号52可以是由图2和图6的环绕信号产生单元240产生的环绕信号。 

乘法器54具有根据虚拟房间的吸声程度而设置的预定增益值(g)，并通过将延迟滤波器53延迟的信号乘以该增益值来调整该信号的增益。因此，通过延迟滤波器53和乘法器54产生输入信号52作为一个增益调整后的反射信号。 

全通滤波器55和56具有不同的延迟系数和增益值，并被串联连接。全通滤波器55和56通过对一个反射声音进行全通滤波，而产生多个反射声音。 

也就是说，在全通滤波器55和56中，其中延迟器55-3和56-3的输入端及输出端与加法器55-1、55-2、56-1、56-2连接，输入信号通过具有衰减系数(-g)的乘法器55-4和56-4被前馈到第一加法器55-2和56-2，同时，第一加法器55-2和56-2的叠加后的输出通过具有衰减系数(g)的乘法器55-6和56-6被反馈到第二加法器55-1和56-1。而且，在全通滤波器55和56中，根据虚拟房间的大小来设置时间延迟系数，并根据虚拟房间的吸声程度来设置增益值。 

因此，通过延迟滤波器53、乘法器54和全通滤波器55、56，而输出单通道环绕信号作为包括多个反射声音的信号。 

通过将虚拟扬声器和麦克风设置在具有预定形状和边界条件的虚拟房间的预定位置处，而合适地设置每个滤波系数。 

本一般发明构思也可以被实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储以后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(如通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质还可以分布在与计算机系统耦接的网络上，从而以分布方式存储和执行该计算机可读代码。 

按照上述实施例，收听者可以从两通道立体声中感觉立体声。本一般发明构思通过定位多个虚拟声源而提供了立体声感觉，并通过产生反射声音而提供了空间感觉。 

而且，传统技术采用HRTF使得音调变化并且计算量增加，而本一般发明构思没有采用HRTF，只是通过延迟和增益调整实现了空间声音。因此，音调很少改变并且计算量也小。例如，如果本一般发明构思被应用到CD播放器或MP3播放器，并且收听者通过两通道头戴式耳机或耳机收听应用了本发明的音乐，则该收听者可以感觉到立体声感觉和空间感觉而音调几乎没有任何改变，使得收听变得更愉快和更方便。 

尽管已示出和描述了本一般发明构思的一些实施例，但本领域的技术人员应当理解，可以对这些实施例进行修改，而不脱离本一般发明构思的原理和精神，本一般发明构思的范围由所附权利要求及其等价物限定。 

Claims (19)

1.一种产生空间立体声的方法，该方法包括：

利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；

通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号；

通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；

从产生的第一通道的环绕信号或第二通道的环绕信号中产生多个反射声音，通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，来从所产生的反射声音中产生第一通道的一个或多个反射信号以及产生第二通道的一个或多个反射信号；和

将产生的第一通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号叠加以输出第一通道输出信号，并将产生的第二通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号叠加以输出第二通道输出信号，

其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。

2.根据权利要求1的方法，其中产生立体声信号的步骤包括：

输出通过具有预定延迟系数的延迟滤波器和具有增益值的乘法器处理的第一通道信号到第一声音图像的第二耳，以及

输出通过具有预定延迟系数的延迟滤波器和具有增益值的乘法器处理的第二通道信号到第二声音图像的第一耳，

其中，第一通道信号是左通道信号，第一声音图像是左声音图像，第一耳是左耳；并且，第二通道信号是右通道信号，第二声音图像是右声音图像，第二耳是右耳。

3.根据权利要求1的方法，其中产生所述环绕信号的步骤包括：

利用第一乘法器将第二通道信号乘以增益值-1；

利用延迟滤波器将第一乘法器中异相的信号延迟预定的时间；

利用加法器将延迟后的信号和第一通道信号叠加；

利用第二乘法器调整从加法器输出的信号的电平；和

利用第三乘法器将第二乘法器所输出的信号乘以增益值-1。

4.根据权利要求1的方法，其中从产生的第一通道的环绕信号或第二通道的环绕信号中产生多个反射声音的步骤包括：

通过根据多个时间延迟系数延迟第一通道环绕信号或第二通道环绕信号，来产生多个反射声音；

分别将延迟后的反射声音乘以不同的预定增益值；

通过采用多个不同的时间延迟和增益，由反馈环从每个相乘后的反射声音中连续产生附加的反射声音；

通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从产生的反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；和

将产生的第一通道的反射信号叠加到第一通道，并将产生的第二通道的反射信号叠加到第二通道。

5.根据权利要求4的方法，其中产生反射声音的步骤包括：利用根据虚拟房间的大小给定的多个不同时间延迟系数，来产生反射声音。

6.根据权利要求4的方法，其中对反射声音的乘法操作包括：将反射声音分别乘以与虚拟房间的吸声程度有关的不同的增益值。

7.根据权利要求4的方法，其中在所述反馈环中产生附加的反射声音的步骤包括：根据多个与虚拟房间的大小有关的不同的时间延迟系数、和多个与虚拟房间的吸声程度有关的不同的增益值，而产生附加的反射声音。

8.根据权利要求4的方法，其中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号的步骤包括：利用具有与每个反射声音的不同入射角有关的耳间时间差的不同时间延迟系数，而产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号。

9.根据权利要求4的方法，其中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号的步骤包括：利用具有与每个反射声音的不同入射角有关的耳间声压差的不同增益系数，而产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号。

10.一种产生空间立体声的方法，该方法包括：

利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；

通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号；

通过叠加第一和第二通道信号而产生第一和第二通道的中心通道信号；

通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相，来产生第二通道的环绕信号；

从产生的第一通道的环绕信号或第二通道的环绕信号中产生多个反射声音，

通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从所述多个反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；和

将产生的第一通道信号、第一和第二通道的中心通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号叠加以输出第一通道输出信号，并将产生的第二通道信号、第一和第二通道的中心通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号叠加以输出第二通道输出信号，

其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。

11.根据权利要求10的方法，其中产生反射声音的步骤包括：

通过根据时间延迟系数延迟第一通道环绕信号或第二通道环绕信号，来产生第一反射声音；

将延迟后的反射声音乘以预定的增益值；和

通过具有不同时间延迟系数和不同增益值并串联连接的多个全通滤波器，而从相乘后的反射声音中连续产生附加反射声音。

12.根据权利要求11的方法，其中产生反射声音的步骤包括：根据与虚拟房间大小有关的时间延迟系数，来产生该反射声音。

13.根据权利要求11的方法，其中对延迟的反射声音的乘法操作包括：将延迟的反射声音乘以与虚拟房间的吸声程度有关的增益值。

14.根据权利要求11的方法，其中通过全通滤波器产生附加反射声音的步骤包括：根据与虚拟房间的大小有关的时间延迟系数和与该虚拟房间的吸声程度有关的增益值来产生该附加反射声音。

15.一种用于产生空间立体声的装置，该装置包括：

立体声信号产生单元，用于通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号，其中，第一通道信号和第二通道信号是这样获得的：利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；

中心通道信号产生单元，用于通过将第一通道信号和第二通道信号叠加，来产生第一和第二通道的中心通道信号；

环绕信号产生单元，用于通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；

反射声音处理单元，用于从环绕信号产生单元所产生的环绕信号中产生多个反射声音，并通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从该反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；和

混合单元，用于将立体声信号产生单元产生的第一通道信号和第二通道的立体声信号、环绕信号产生单元产生的第一通道的环绕信号和反射声音处理单元产生的第一通道的反射信号叠加，并将立体声信号产生单元产生的第二通道信号和第一通道的立体声信号、环绕信号产生单元产生的第二通道的环绕信号和反射声音处理单元产生的第二通道的反射信号叠加，

其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。

16.根据权利要求15的装置，其中所述立体声信号产生单元包括：

具有随着频率而改变或恒定的两耳的耳间电平差的滤波器；和

具有两耳的耳间时间差的滤波器。

17.根据权利要求15的装置，其中所述环绕信号产生单元包括：

第一乘法器，用于将第二通道信号乘以增益值-1；

延迟滤波器，用于将第一乘法器中异相的信号延迟预定的时间；

加法器，将延迟后的信号和第一通道信号叠加；

第二乘法器，用于调整从加法器输出的信号的电平；和

第三乘法器，用于将第二乘法器所输出的信号乘以增益值-1。

18.根据权利要求15的装置，其中所述反射声音处理单元包括：

延迟滤波单元，通过根据在虚拟房间中设置的多个不同时间延迟系数延迟单通道环绕信号，而产生多个反射声音；

乘法单元，用于将延迟滤波单元中所延迟的反射声音分别乘以在该虚拟房间中测定的不同的预定增益值；

反馈梳状滤波单元，用于通过应用了在虚拟房间中测定的多个不同时间延迟和增益的反馈环，从在乘法单元相乘的每个反射声音中产生附加反射声音；

耳间时差和耳间电平差滤波单元，用于根据反馈梳状滤波单元中产生的反射声音到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差，而将每个反射声音分离开；和

混合单元，用于将分离后的反射信号叠加到第一通道信号和第二通道信号。

19.一种立体声再现系统，包括：

声源产生装置，用于产生音频源作为第一输入通道信号和第二输入通道信号；

乘法器，用于利用一增益值分别对第一输入通道信号和第二输入通道信号进行调整，以产生电平经过调整的第一通道信号和电平经过调整的第二通道信号；

立体声信号产生单元，用于通过将第一通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第一通道信号，而从第一通道信号中产生第一通道的立体声信号，并且，通过将第二通道信号到达两耳所花费的时间的时间差和两耳之间形成的声压差施加到第二通道信号，而从第二通道信号中产生第二通道的立体声信号，

第一单元，用于通过从第一通道信号中减去延迟的第二通道信号来产生第一通道的环绕信号，并通过使得第一通道的环绕信号异相来产生第二通道的环绕信号；

第二单元，用于从产生的环绕信号中产生多个反射声音，并且通过将每个反射声音到达听者两耳所花费的时间的时间差和两耳之间的声压差施加到每个反射声音，而从该反射声音中产生第一通道的反射信号和第二通道的反射信号；

加法器，用于叠加所产生的第一通道信号、第二通道的立体声信号、第一通道的环绕信号和第一通道的反射信号以产生第一叠加信号，并且叠加所产生的第二通道信号、第一通道的立体声信号、第二通道的环绕信号和第二通道的反射信号，以产生第二叠加信号；和

放大装置，用于将加法器中产生的第一叠加信号和第二叠加信号放大，并分别输出第一最终通道信号和第二最终通道信号，

其中，第一输入通道信号是左立体声输入通道信号，第一通道是左通道，第二输入通道信号是右立体声输入通道信号，第二通道是右通道；或者，第一输入通道信号是右立体声输入通道信号，第一通道是右通道，第二输入通道信号是左立体声输入通道信号，第二通道是左通道。

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